淺談無線物聯網技術的電氣火災監控係統設計

hth下载地址 陳聰

摘要：電氣故障是引起火災的重要原因。由於(yu) 傳(chuan) 統的火災報警器都是獨立存在的，不僅(jin) 沒有組網，數據也不同步，造成發生火災後響應不夠及時。為(wei) 了對火情及消防設施進行智能化監控與(yu) 管理，應用物聯網技術，將感知設備、監控平台、監管係統連接在一起，可以實現數據共享，通過搭建智能、安全的消防體(ti) 係，做到響應迅速、減少客戶火災損失，其中消防係統數據也為(wei) 後期維保提供了數據支撐。

關(guan) 鍵詞:火災監控;物聯網;智慧消防

0引言

人口較多的商場和住宅區容易發生火災,而且人員密集環境複雜，更容易造成人員受傷(shang) 或死亡。根據數據顯示，常見的發生電氣火災方式有兩(liang) 種:一種是過熱型火災，由於(yu) 電氣設備的某個(ge) 部位過熱,並未進行及時的修理,從(cong) 而導致線路絕緣層老化，甚至直接點燃可燃物。可能引起過熱型火災情況有工作電壓不符合用電器的額定電壓;用電器的線路發生短路;用電器的導體(ti) 連接部位解除不好，使解除電阻變大;用電器頻繁的啟動關(guan) 閉等。另一種是放電型火災，由於(yu) 產(chan) 生火花和電弧，點燃了附近的物體(ti) 而發生火災可能引起放電型火災情況有用電器的線路短路、單向短路或者斷路;通過用電器電壓過大等。在日常生活中,過熱型電氣火災比放電型火災發生的多。麵對這種情況，我國在住宅區和大型商場等安裝火災探測報警係統,但是大部分火災報警器都是獨立使用的,效果不是很理想,這就需要進行技術創新，增加現代化的消防設備以及聯網管理監控係統。

1國內(nei) 電氣火災監控係統發展分析

筆者認為(wei) ，我國的電氣火災監控係統可以分為(wei) 三個(ge) 階段。

*一階段為(wei) 多線製階段，該階段的電氣火災監控產(chan) 品_般隻能利用開關(guan) 量來控製,而且監控設備和探測器的信號都是獨立的,二者之間的信號傳(chuan) 遞需要用傳(chuan) 感器來完成，這就需要更多的線路來連接,不僅(jin) 增加成本,並且複雜的線路對於(yu) 後期維護而言較為(wei) 困難，我國早期的電氣火災監控係統大多采用這種形式叫

*二階段為(wei) 總線式階段，隨著通信技術的進步，硬件成本也在逐漸降低。監控設備中常用到總線技術，常見的有控製器局域網絡(ControllerAreaNetwork,CAN)總線、二總線和RS-485總線。總線式電氣火災監控設備利用的是數字信號,而不是開關(guan) 量,此方法能夠降低成本,並且更有效、便捷地傳(chuan) 遞探測器的數據。現如今,我國采用的電氣火災監控設備基本上都是總線式監控係統。盡管這種設備的擴展性相對較差,但是卻具有較高的穩定性。

*三階段為(wei) 網絡化階段,隨著5G技術的成熟與(yu) 應用，越來越多的電氣火災監控設備從(cong) 總線式階段進入網絡化階段。該階段中*重要的就是物聯網技術,物聯網(internetofThings)就是把各種信息傳(chuan) 感器按照規定好的協議用互聯網技術連接起來，可以進行數據傳(chuan) 輸,信息交換和信息處理。通過物聯網技術，電氣設備的線路可以被工作人員遠程的監控，也可以和消防部門的報警係統直接關(guan) 聯。一旦發生電氣火災報警,消防部門可以在*一時間知曉並及時趕來現場,從(cong) 而有效控製住火災或者把損傷(shang) 降到*低。這樣利用物聯網技術設計的火災報警控製係統不僅(jin) 有效地解決(jue) 了問題，更有效地規避了電氣火災。檢修工作人員還可以通過網絡化電氣火災監控設準確、快速地找到故障位置，從(cong) 而從(cong) 源頭上減少電氣火災的發生。

在我國電氣火災監控設備逐步從(cong) 總線式階段步入網絡化階段,許多電氣火災監控產(chan) 品不僅(jin) 結合了國外成熟產(chan) 品的科學技術，還根據我國建築物的特點進行了專(zhuan) 屬定製,進一步促進了我國電氣火災監控設備的快速發展。基於(yu) 此，筆者設計了一套基於(yu) 物聯網技術的電氣火災監控係統。

2基於(yu) 物聯網技術的電氣火災監控係統設計

2.1監控結構分析

一方麵，以往的電氣火災監控設備隻能監控單個(ge) 建築物,因此監控整個(ge) 商場或者住宅就需要設置很多監控設備。監控點越多,線路就越多,數據也就越難讀取,這就對設備的質量提出了有更高的要求。尤其是大型建築物中的管道、線路比較密集，一旦發生火災將難以控製，因此應該針對不同地點運用獨立的係統進行監控。為(wei) 此，筆者針對大型商場或者樓層結構複雜的住宅區設計了電氣火災監控設備，旨在實現更廣範圍的控製,以及更有效地掌控。另一方麵,由於(yu) 傳(chuan) 統的火災監控設備不能很好地監控大型商場，自然達不到消防要求;檢修也較為(wei) 困難,而且一旦線路老化，進一步增加了更新和升級監控設備的難度。通過以上情況分析可知，傳(chuan) 統的監控設備僅(jin) 能解決(jue) 單個(ge) 建築物的需求,若想將其應用到大型建築中則需要增加上位機，並對各個(ge) 建築物的數據進行采集和匯總，這就需要對硬件進行改進和更新，同時還需要對上位機進行合理地改造和設計,以提升工作效率，從(cong) 而*大程度地采集和匯總數據。隻有更快地找到問題所在，才能更有效地預防火災肌對於(yu) 大型商場等大型建築物而言，所需的24小時不間斷監控可以通過網絡化係統來實現。這樣就能更清楚地掌握用電器的情況，從(cong) 而有效地預防火災。基於(yu) 物聯網技術的智慧消防係統原理如圖1所示。

通過建設圖1中的智慧型消防平台，不僅(jin) 能夠對消防係統、消防裝備、消防設施和消防人員等相關(guan) 信息進行智能數據采集,還能夠實現數據的分析、處理與(yu) 智能決(jue) 策。作為(wei) 一體(ti) 化服務雲(yun) 平台，在為(wei) 業(ye) 主提供7*24小時值守服務的同時,還能實時監控消防設施的運行情況，並為(wei) 客戶提供火災預警和設備故障提示，再結合AI技術實現火警智能研判，以便*一時間發現火警和火情。通過運營中心管理係統7*24小時不間斷監控,實現對管理服務進程與(yu) 質量的管控;通過消防管家實現了火災風險要素可視化、預警實時化和智能化的安全管理;通過維保助手高效地維護消防管理，實現了多維管控。

2.2電氣火災監測控係統性能要求

電氣火災監控設備應達到以下要求:當設備未達到安全要求時，係統可以自行檢查,並做到隨時對設備監控點進行排查;當監控設備發現異常時,應及時報警並且提供準確的異常位置和問題原因;當監控點電流和溫度的變化達到預警值時，及時向主機報警;監控設備應該符合國家相關(guan) 規定,不能對原設備進行大幅度改動，電路中的母線不能接入配電箱。

2.3電氣火災監控係統設計

電氣火災監控係統由監控主機和探測器兩(liang) 部分組成。監控主機做到24小時實時監控，一旦發生報警信息時,相關(guan) 工作人員應及時進行檢査與(yu) 處理，並通知檢修人員到達現場進行故障檢測及處理。探測器由電氣火災監控模塊、配電線路漏電監控和溫度監測報警模塊三個(ge) 模塊組成。

2.3.1配電線路漏電監控設計

線路漏電是非常嚴(yan) 重的問題，因此應嚴(yan) 格監控，尤其需要注意以下幾方麵:監控係統的報警值應為(wei) 報警係統的80%~100%,報警值範圍應為(wei) 20-10000mA;不確定的預警範圍應控製在電源值的3~4倍,並且不能超過100-300mA。對於(yu) 配電線路而言，應設為(wei) 二級保護。**級一般是線路的末端，其作用是預防發生觸電危險,作為(wei) 一種防觸電裝置，末端應選擇未延時RCD,首端應選擇電磁式RCD,電流值應該小於(yu) 30mA。由於(yu) 的通過故障電流來工作，因此與(yu) 電路上的電壓無關(guan) ，這樣就可以有效提高準確性。*二級保護主要是預警,從(cong) 產(chan) 生故障到發生火災會(hui) 有一段較長的延時，可以利用*二級保護進行有效排査。使用時，應確保二級保護始終生效，因為(wei) 一旦保護脫扣,可能會(hui) 造成不必要的恐慌。監控器包括動力回路監控器和照明回路監控器兩(liang) 部分,應分別設置成不同閾值和電流報警值。動力回路監控器的電流報警值範圍通常為(wei) 50-100mA,閾值範圍應為(wei) 200-300mA。

2.3.2電氣火災監控設備要求

電氣設備的用電線路裝配有電流傳(chuan) 感器、電流探測器和配電箱。電流在預設值範圍內(nei) 進行調節,當需要設置漏電脫扣時，可以使用正常的漏電脫扣斷路器，而不需要使用剩餘(yu) 電流斷路器;如果不需要漏電報警,可以使用報警式剩餘(yu) 電流探測器，以減少浪費;也可以在回路中設置短路隔離器,以有效避免監控中心和監控設備之間的線路短路。

3基於(yu) 物聯網技術的電氣火災監控係統安裝

通常情況下,探測器和檢測器將一並安裝在配電門上，由於(yu) 探測器需要穿過配電回路，並且需要固定在框架裏,因此*好是交給專(zhuan) 業(ye) 的配電櫃廠家進行安裝,以確保安裝正確。在找到安裝廠家後，首先需要與(yu) 配電櫃廠家進行仔細審核,通過核査各個(ge) 線路是否存在問題,來確保線路連接的正確性;再提交探測器和監控器的外形和設備型號;然後進行現場安裝。與(yu) 其他安裝相比,由於(yu) 電氣火災監控設備線路中的線數較少，因此安裝較為(wei) 簡單，但仍注意以下幾個(ge) 方麵：鋪設超五類非屏蔽雙絞線(UTP)時，應在配電箱內(nei) 預留一塊;在壓接好RJ45水晶頭後,應使用測線儀(yi) 對線路進行測試,確認無問題後才能進行安裝;總線的管線不能與(yu) 其他的強或弱管線混在一起;未不影響配電櫃裏的器件和線路，櫃裏的線路應清晰整潔、布局美觀。在安裝完之後,應逐條檢查線路，確認無問題後再對火災檢測設備進行開機測試，進而確保整個(ge) 裝置無問題。

4hth下载地址電氣火災監控係統

4.1概述

Acre1-6000電氣火災監控係統，是根據國家現行規範標準由hth下载地址電氣股份有限公司研發的全數字化獨立運行的係統，已通過國家消防電子產(chan) 品質量監督檢驗中心的消防電子產(chan) 品試驗認證，並且均通過嚴(yan) 格的EMC電磁兼容試驗，保證了該係列產(chan) 品在低壓配電係統中的安全正常運行，現均已批量生產(chan) 並在全國得到廣泛地應用。該係統通過對剩餘(yu) 電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與(yu) 監視，實現對電氣火災的早期預防和報警，當必要時還能聯動切除被檢測到剩餘(yu) 電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;並根據用戶的需求，還可以滿足與(yu) AcreIEMS企業(ye) 微電網管理雲(yun) 平台或火災自動報警係統等進行數據交換和共享。

4.2應用場合

適用於(yu) 智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(ye) 、國家*點消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域。

4.3係統結構

4.4係統功能

1）監控設備能接收多台探測器的剩餘(yu) 電流、溫度信息，報警時發出聲、光報警信號，同時設備上紅色“報警”指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按設備的“複位”按鈕或觸摸屏的“複位”按鍵遠程對探測器實現複位。對於(yu) 聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動消除。

2）當被監測回路報警時，控製輸出繼電器閉合，用於(yu) 控製被保護電路或其他設備，當報警消除後，控製輸出繼電器釋放。

3）通訊故障報警：當監控設備與(yu) 所接的任一台探測器之間發生通訊故障或探測器本身發生故障時，監控畫麵中相應的探測器顯示故障提示，同時設備上的黃色“故障”指示燈亮，並發出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發生故障時，監控設備也發出聲光報警信號並顯示故障信息，可進入相應的界麵查看詳細信息並可解除報警聲響。

4）當發生剩餘(yu) 電流、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲(chu) 在數據庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。曆史數據提供多種便捷、快速的查詢方法。

4.5配置方案

5結束語

隨著我國的經濟迅速發展，作為(wei) 城市標誌的大型商場、高層建築、大規模社區等的用電的需求越來越多,而隨著用電量的增加,發生的火災也越來越多。為(wei) 了避免嚴(yan) 重影響人們(men) 的正常生產(chan) 生活,電氣火災監控係統顯得尤為(wei) 必要。不僅(jin) 可以高效預防電氣火災,從(cong) 源頭上減少電氣火災的發生，對於(yu) 控製電氣火災也有著重要意義(yi) 。筆者設計的這套電氣火災監控係統,不僅(jin) 具有針對性功能,還有著較強實時性能，作為(wei) 嵌入配電櫃中的係統,主要通過相關(guan) 傳(chuan) 感器和電流檢測器來實時監控所覆蓋個(ge) 區域的所有線路節點,能夠滿足應用的實際需求。

【參考文獻】

[1]李懷嘉.關(guan) 於(yu) 電氣火災監控係統的設計與(yu) 安裝[J].黑龍江科技信息,2013^6):34.

[2]盧敏華.電氣火災監控係統在醫院的應用研究[J].中國高新科技,2021(14):129-130.

[3]閩消.石獅全力推廣智能電氣火災監控係統[J].消防界(電子版),2021(08):37.

[4]郭鵬亮.電氣火災監控係統的探討[J].智能建築,2019(07)：42-44.

[5]張軍(jun) .基於(yu) CAN總線的電氣火災監控係統[D].杭州:杭州電子科技大學,2011.

[6]孫學智,基於(yu) 物聯網技術的電氣火災監控係統設計[J].吉林工業(ye) 職業(ye) 技術學院智能製造學院，2022.

[7]hth下载地址消防應急照明和疏散指示係統/防火門監控係統/消防設備電源監控係統/電氣火災監控係統選型手冊(ce) .2022.05版